配網自動化中光纖通信的應用前景

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配網自動化中光纖通信的應用前景

　　配網自動化中光纖通信的應用前景【1】

　　摘要：科學技術的發展讓光纖通信成為時代的熱點，在光纖通信過程中配網自動化起著一定的推動作用，并且具有非常廣闊的發展前景。

　　光纖通信是光導纖維對信號傳遞的一種方式，主要特點是通信的容量非常大，一般情況下要比電形式的通信容量大出很多倍。

　　文章對配網自動化中光纖通信的應用前景進行了探討。

　　關鍵詞：配網自動化;光纖通信;應用前景;光導纖維;信號傳遞

　　在配網自動化的實現過程中，需要解決的問題很多，但是通信問題既是一個重點又是一個難點。

　　配網通信的方式有很多種，常見的有有線通信，它的特點是抗干擾的能力突出，但是需要假設出通信線路;無線通信在架設上比較簡單，但是存在的問題是頻道資源的限制以及無線干擾等。

　　在當前情況下，光纖通信不僅干擾程度比較小、可靠性強，還可以和電纜進行同時性的鋪設，發展潛力突出。

　　1 配網自動化在通信方面的具體要求

　　配網自動化的完成是我國科學技術進步的體現，更是改變人們工作生活效率的一種手段。

　　配電自動化動網絡的主要作用是對饋線終端進行傳遞，然后完成對配電主站之間的數據通信。

　　需要根據配網自動化的特點，對信息加以研究，常見的信息種類有遙感信息、故障信息以及脈沖積累信息等。

　　在配網過程中，因為配網自身的規模型特點、結構性特點和自動化程度，所以對于通信系統有非常高的要求。

　　具體要求從以下三個方面進行分析和論述：

　　1.1 通信系統的可靠性要求

　　在配網系統當中，非常多的通信設備處于一種外露的環境中，并且環境條件非常惡劣，這樣就要求配網系統的通信設備必須有耐高溫、耐雨淋、耐冰雪日曬等方面的性能，與此同時，還要減少電磁對于通信系統的種種干擾，以此保證配電網可以在這種環境下高效、可靠地去工作。

　　另外，配電網還需要有后備電源的支持，一旦遇到停電的情況，能夠維持通信系統的正常穩定工作。

　　1.2 通信系統的經濟性要求

　　在配電網系統中，經濟性原則是一項需要長期考量的準則，因為電力系統不僅要有經濟效益，還要有社會效益，所以對于配電網通信系統的成本投入不能過多，基本致力于充分使用現有網絡通信的情況還能讓資源得到優化配置，進而有效地調整好配網的整體規劃，以免出現一些浪費資源、重復建設的情況。

　　1.3 通信系統的雙向通信以及免維護要求

　　在通信系統當中，配電網的自動化需要實現種種要求，例如遙感功能、遙信功能以及遙控功能，因此需要通信系統有雙向的通信能力。

　　在操作方面，很多配網設備都需要安裝在線路以及環網柜當中，這樣操作起來非常不易，而且空間較為窄小，在安裝調試過程中經常出現不便的情況。

　　因此，在這種情況下，需要配電網通信設備可以更加便于安裝和調試，不僅是提升工作效率的舉措，也能夠在一定程度上減少工作人員的工作負擔。

　　光纖通信在通信容量方面有一定的優勢，不僅容量大，而且衰減非常小，能夠頂住雷擊以及一些電磁方面的干擾，同時抗腐蝕性、密封性以及可靠性非常高，在鋪設上便捷、簡單。

　　但是光纖通信的劣勢是需要非常大的投資，在城區的內部，尤其是電纜線路的輻射，需要較大的成本和人工。

　　在配電網自動化過程中，光纖價格若是有所降低，那么可以更加廣泛地在電力系統中加以

　　應用。

　　2 配電網目標的分析

　　以前，常見的配網方式是使用載波通信，但是在最近幾年經常使用的是光纖通信的方式進行配網。

　　在通訊的鏈路中，不僅有載波，還有光纖通信，這兩者的混合讓鏈路的數據從通信系統的終端位置上，逐步經過中間站或者開關站，慢慢傳送到主站中。

　　數據進入主站以后，會通過服務器以及光端機的作用對數據進行匯總，然后再繼續上傳到調度。

　　在現階段中，KP型站在進線方面的保護中，多數會運用縱差保護的方式，在光纖通道建設完全的情況下，配網的光纖通信也就會得到很大的保障。

　　例如，很多電力企業在以后的新站建設中會更多地去使用光纖，并且以往的載波通道同時也逐步地減少對二者的混合使用。

　　那么要做到充分地利用當前的條件，對現有設備進行充分的利用實現遙感、遙測和遙控數據的上傳已經成為多家電力企業所需要解決的問題，配電網中的光纖使用既是一種機遇，又是挑戰。

　　在配電網的自動化過程中，因為系統的規模比較大，并且涉及到的自動化裝置種類多樣化，終端設備在各個點都有分布，這樣配電網在自動化方面所需要采集的信息量就比較大，種類也比較多。

　　例如，上海某公司對于自己配電網自動化設備在基本的要求方面主要體現為三點，分別是：第一，數據傳輸過程中需要更加完整，減少以往數據零散分布的可能性;第二，數據傳輸在時間的響應上也具有快速的特點;第三，不同類型以及不同結構的數據在傳輸時會有優先性和不同時間的響應性。

　　配電的自動化系統中，對于一些信息以及數據的傳輸有一定的要求，例如在信息的優先等級上有很多的規定。

　　一些應急性需要立即進行傳輸的信息，會被分配到較高的優先等級;一般性的信息則會被分配中低的等級。

　　那么根據現階段配網的運行情況，電力企業在光纖設備的使用上需要為自己制定出目標，具體目標方向從如下兩點進行分析和論述：第一，在通信過程中，需要保證通信站內的電度、遙信以及遙測的數據在上傳上具有一定的完整性;第二，所上傳的數據和信息必須有效、準確。

　　重要信息、快速信息需要有優先等級。

　　智能化的FA功能變電站需要能夠及時、快速地對故障進行識別，并且在故障發生時做出應急響應，以此及時地恢復正常供電。

　　3 載波通信與光纖通信的對比分析

　　3.1 載波通信的相關分析

　　在電力載波中，主要涉及的傳輸媒介就是架空線中的屏蔽層和電纜。

　　載波通信一般會用在縣調以及地調中，因為這些地段的信息需求量比較小，在其他環境中，載波通信業可能被當成可靠的通信手段來利用。

　　在一些覆蓋范圍比較大并且通信需求量也比較大的地方，載波通信的能力不能滿足當地的要求，但是載波通信的一個最大優勢就是相對于其他傳輸媒介，在成本以及費用上比較低。

　　電力載波的通信模式，一般以樹狀為主要方式，也就是在一個主載波通信下可以連接到多臺的從載波。

　　很多企業一直使用載波通信中的101規約，這種規約屬于一種問答的方式，經常適宜的情況是點點之間的對應、一點和多點之間的對應、多點之間的共線以及多點環形的運動系統。

　　載波通信在調度獲取到自己所需要的信息以后，就會投入到詢問工作中，不然就會繼續召喚該類信息向著子站的方向。

　　而現場調試過程中，載波的信息數據接受燈也會更加頻繁的閃爍，但是發送燈卻不一定閃爍。

　　那么這種情況下，載波通信中就存在一個比較重要的難題，子站中有信息發生變化時，若是主站沒有此信息的記錄，那么在調度端就不能接收到此信息，進而不會做出反應，但是子站受到的信息越多，就越會造成積壓，那么上傳的實時性和快速性就會受到影響。

　　因為架空線路也會受到環境、人為因素等方面的影響，所以若是主載電波有多個從電波被接連，那么輸出的功率會被這些從載波所均分，更加容易造成線路干擾的狀況。

　　3.2 光纖通信的相關分析

　　光纖通信在拓撲結構中會有多種類型的架構方式，例如星型、鏈型、樹狀、雙纖等，網絡結構相對比較靈活。

　　在配電自動化系統當中，光纖網一般為樹狀或者是環型結構構成，以此用來滿足多種不同的需要。

　　光纖通信在傳輸通道方面有很大的獨立性特點，這樣與載波通信相比較就減少了多種設備交織和聯系的可能性，進而減少了對光纖通信的干擾，也保證了數據以及信息在傳輸過程中的穩定性。

　　光纖通信一般以點對點的傳輸為主要方式，收發器中的通道只有一個。

　　在配電網中，CDT規約有比較大、比較穩定的通信帶寬，因此光纖通信正好滿足這一優勢，在站內可以快速地上傳各種數據信息，并且消耗時間短。

　　光纖通信組網有非常大的靈活性，能夠在建立起電源自愈模式，以此識別多種通信故障，發生問題時及時恢復供電能力。

　　光纖通信在傳輸的效率以及信息的可靠性方面有很高的性能，能夠為實現配電網的自動化提供多種支持。

　　除了本文所研究的光纖通信技術以外，配電網在電力線上網技術方面也有一定發展前景。

　　電力線上網技術主要是指用數據和話音進行信息數據傳輸的一種方式，此種條件下可以大大提升傳輸速率，這種技術和光纖通信相對比不相上下，可以很好地應用于數據傳輸。

　　4 結語

　　本文對配電網中光纖通信的使用以及發展前景進行了分析，并且對傳統的載波通信和光纖通信進行了對比分析。

　　結合上述論斷，可以得出結論，在以后的電力企業發展中可以在投資允許的情況下大量使用光纖進行數據的傳輸。

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　　光纖通信在配網調度自動化中的運用【2】

　　【摘要】農網調度自動化系統的關鍵技術是通信系統，通信系統的好壞在很大程度上決定了自動化系統的優劣，配電自動化借助通信手段，將控制命令下發到各個執行機構或終端，同時將各監控單元所采集的信息上傳至控制中心。

　　而光纖通信以它所特有的優勢在配電自動化系統中得到了廣泛的應用，文章著重對光纖通信的發展進行了研究，并著重介紹了光纖通信在配電系統中的具體應用。

　　【關鍵詞】農配網;光纖通信;ADSL技術;配網調度自動化;配電自動化

　　農網自動化調度系統的優化，對電力生產運行技術和農網配電自動化運行水平的提高具有重要意義。

　　在新農村建設進程加快的背景下，布局合理、結構科學的農網調度自動化系統的建立是保證農網安全運行、長期發展的基本前提。

　　在配電自動化通常使用的幾種通信方式中，光纖通信以其獨特的優勢使用最為廣泛，另外，配合投資性價比的角度來講，ADSL方式性價比更高。

　　本文闡述了光纖通信在農配網自動化系統的使用，著重就ADSL在農配網調度自動化中的應用展開討論。

　　1 配電自動化

　　1.1 配電自動化系統概述

　　配電自動化系統是一項集合了計算機技術、控制技術、數據傳輸通信技術、現代化設備及管理為一體的綜合信息管理系統。

　　目的在于提高供電系統的安全性、可靠性，改進電能的質量，為客戶提供更加優質服務的同時節省成本，以自動化代替人工操作，減輕運行人員的勞動強度。

　　1.2 配電自動化對通信的要求

　　配電自動化系統需要一個有效的通信網，因為其終端數極多，配網系統擁有眾多的開閉所、柱上斷路器、配電變壓器。

　　要對這些設備進行監控就需要許多的FTU(饋線終端設備)和TTU(配變終端設備)，同時這些FTU需要隨著配電設備安裝，地域分布廣泛使得通訊節點分散。

　　所以，配電自動化系統的規模、復雜程度和自動化控制要求決定了通信系統必須滿足以下要求：(1)可靠性。

　　配網系統大多的通信設備都暴露在室外，環境惡劣，因此通信系統的設計必須保證能夠抵擋得住高溫、日曬、低溫、風雪、雨淋、冰雹和雷電等自然環境的侵襲。

　　同時作為通信系統還應該避免各種電磁干擾，使得系統可以穩定的工作，另外，需設計應急系統，以便線路停電時，通信系統仍可以正常工作。

　　(2)雙向通信。

　　配網自動化系統需要實現遙控、遙測功能，因此必須具有雙向通信的能力。

　　(3)尋址量大。

　　考慮到系統升級以及未來數據量傳輸的需求，系統設計的尋址量不能太小。

　　目前，伴隨著光纖傳輸介質價格的下降，光纖通信系統正廣泛應用在電力系統中。

　　2 光纖通信在配電系統中的應用

　　2.1 光纖通信的優點

　　現代通信網的三大支柱是光纖、衛星和無線通信，其中光纖通信是主體，這是因為光纖通信具有以下突出的優點：(1)頻帶寬、通信容量大。

　　光纖可利用的帶寬大約為50000GHz。

　　(2)損耗低、中繼距離長。

　　由石英光纖組成的光纖通信系統中繼距離可達到200多千米，這對于降低通信的成本、提高穩定性具有特別的意義。

　　(3)抗電磁干擾。

　　光纖具有絕緣特性，免受自然界的雷電干擾、電離層變化等干擾，提高系統的穩定性。

　　(4)無串音干擾，保密性好。

　　光波在光纜中傳輸，不容易泄露。

　　即使光纜內光纖總數很多，也可以實現無串音干擾，也無法實現偷聽，保密性強。

　　(5)光纖原材料豐富，節約金屬材料。

　　光纖的主要材料是石英，在地球上有取之不盡的原材料，對于合理利用資源有很大的意義。

　　2.2 光纖通信在配電系統中的實現

　　在傳統的配電中，可利用已建成的變電站到主控中心的光纖進行數據傳輸，此時，光纖通過MODEM將數字轉換成了話音頻帶進行傳輸。

　　現在主要的配電網大多采用的是租用專門的光纖進行傳輸，把電話、視頻等多種數據業務用到一根光纖上面進行傳輸，這種業務通常稱為綜合接入通信，大多數系統都可以用綜合通信來完成。

　　2.3 光纖通信在輸電線路保護上的應用

　　要求系統發生故障時，必須快速切除，決不能發生繼電保護拒動的事故。

　　這樣全線速動的縱聯保護對高壓電網的穩定運行起到尤為重要的作用，它也是保證電網穩定的一道防線。

　　高壓線路縱聯保護主要是依賴于通道，使線路兩端的保護裝置進行故障信息的交換，進而判別出是本線故障，還是區外故障。

　　從而使兩端的保護裝置：在區外故障時，不動作;在區內故障時，快速動作，切除故障。

　　2.4 光纖通訊在電網中的發展趨勢

　　隨著光纖和網絡技術的飛速發展，不斷的在變電站自動化系統中得到廣泛的應用，用數字通訊來傳遞信號，用光纖作為傳輸介質，這樣就構成了網絡通信變電站的必然選擇，隨著時代的發展，智能化變電站已成為現在發展的必然趨勢，智能化的變電站是變電站自動化技術的延伸，是通過信息采集、傳輸、處理、等實現數字化的變電站，這就對光纖通信提出了更高的要求。

　　但在目前，智能變電站的建設工作還處在初級階段，重點主要集中在智能化光纖傳感器、設備狀態等技術研究，隨著技術的不斷成熟，將來一定會應用廣泛的。

　　2.5 光纖通信在調度自動化中的其他用途

　　調度自動化不僅體現在信息的自動化，而且還需有其它輔助的系統來共同實現調度自動化，它包括：調度軟交換電話、視頻監控系統等等，光纖在其中只是重要的一個環節。

　　3 調度自動化對光纖通信傳輸性能的要求

　　光纖通信要保證遠距離的傳輸能夠及時和準確的接收，并由專門的管理人員對信息在傳輸的內容進行實時監控，保證能及時發現數據異常。

　　在由傳統的調度經驗到現在的自動化調度技術轉變的同時，能否提高調度信息的準確性，在很大程度上影響了電力通信的運行安全和維護成本。

　　因此，加大對傳輸數據的及時性和保證數據的真實可靠，是有效防止調度自動化反饋出現偏差的關鍵手段。

　　同時參與調度自動化的信息要具有一定的穩定性。

　　在為了滿足調度自動化需求而采用的光纖通信技術，不僅能實現其不受電磁干擾的優點，還能提高其在信息處理中的穩定性。

　　尤其是在光纖局域網中采取的整個或者單個的網絡拓撲結構，可以將通訊一方的現場信息通過RTU遠程測控裝置采集，通過電話、語音和視頻圖像將信息傳到電力調度中心，由中心的計算機進行數據采集和分析。

　　這種多環節智能控制的信號傳輸環節，保證各個環節中信號的真實性，避免信號在經過中繼等信號分析的終端產生一定偏差，保證了調度自動化在各個環節的有效實施。

　　4 結束語

　　隨著通信技術的不斷進步，光纖通信已經成為電力系統安全穩定運行以及電力系統生產生活中不可缺少的一個重要組成部分。

　　該系統以光纖傳輸為介質，以光為載波信號傳遞信息。

　　整個系統由終端設備、光端機、光纖線路、中繼器構成。

　　電力調度自動化系統在電力系統的運行生產中，起著舉足輕重的作用，成為調度員實施生產指揮和控制電網運行必不可少的工具。

　　在調度自動化系統中使用光纖通信，能夠滿足傳輸信息容量大、數據速率高、信道可靠等各種要求，從而保證電網的安全、穩定、可靠的運行。

　　參考文獻：

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　　[4]姚鈞.光學教程[M].北京：高等教育出版社，1981(06).

　　基于光纖通信技術的配網自動化【3】

　　摘要：當前國家電網正極力推廣建設智能電網架構，從而完成實現電網的清潔、高效、互動目標。

　　而配網自動化技術是堅強智能電網的一個關鍵部分，本文基于光纖通信技術分析光纖中自承式光纜、光纖環網，配網自動化系統架構中探討了配網自動化基本配置和數據采集與監控系統，分析可知光纖環網具有能實現ATM、IP等多種速率的業務，應用網管軟件完成通信網絡的控制與配置，最后敘述了有一定推廣意義的SCADA系統結構，這一研究對于配網自動化的進一步推廣具有一定的意義。

　　關鍵詞：光纖通信配網自動化 SCADA

　　1、引言

　　智能電網是基于能源配置的最大優化、確保電力供應安全可靠為基礎的，當前國家電網正極力推廣建設智能電網架構，從而完成實現電網的清潔、高效、互動目標。

　　而配網自動化技術是堅強智能電網的一個關鍵部分，相比發達國家的配電網絡國內的配電網絡的還是比較落后的，本文基于這一背景，分析了光纖通訊技術在配網中的應用以及配網自動化的相關技術，這一研究對于配網自動化的進一步推廣具有一定的意義。

　　2、配網中光纖通信技術

　　在配電網的自動化系統中，載波通信、無線通信、有線通信以及光纖通信都是常見應用的通信技術，然而其通信質量標準顯然是不一樣的，就目前智能電網的發展來說，光纖通信技術是目前應用較為理想的方向，下面將就這一技術特點進行詳細分析。

　　2.1 光纖通信技術特點

　　光纖通信具有以下特點：通信容量大、質量好、穩定性強;通信速率高可達2×108，誤碼率低10-8以下;光纜傳輸的抗干擾、抗雷擊能力更強，運行環境比較廣泛。

　　然而光纖通信業存在著以下缺點：在傳輸距離長、小容量的情況下，造價成本過高;施工方式與無線通信相比較為麻煩，還需要進行架桿拉線等方式。

　　2.2 自承式光纜

　　電力系統通信領域，基于更有效利用輸電線路和高壓桿塔的情況，通常應用架空地線復合光纜以及自承式光纜(ADSS)。

　　當前電力通信領域中ADSS是應用比較成熟與廣泛的一種產品，這類光纜有很強的抗張能力，可直接掛于2電力桿塔間，跨度最大能在1km左右，常見的24芯自承式光纜具有以下特點：自承式光纜應用的是非金屬材料，光纜口徑小、重量輕、絕緣性能良好、抗拉強度大，線膨脹系數較小，適應溫度范圍比較廣;和OPGW光纜相比，自承式光纜不需要依附于地線或者電力線，能獨立的架設在桿塔上，故可實現帶電作業施工;應用自承式光纜的通信線路和電力線路更成體系，維護較為方便;光纜內有芳綸絲纏繞，這樣ADSS光纜就會有較好的防搶彈與抗張力的性質。

　　2.3 光纖環網

　　Synhronous Digital Hierarchy(同步數字體系)是世界通信領域在傳輸技術發展中的一項關鍵突破應用，同時其在光傳輸中也是較為成熟的技術，當前的很多區域骨干傳輸網都應用了這一傳輸技術。

　　SDH光纖環網應用的是統一網關管理系統，應用了光纖信道完成多個節點(即網元)之間的同步信息傳輸、分叉、復用以及交叉連接等網絡。

　　光纖環網中節點之間應用的世界統一的網絡節點接口Network Node Interface(NNI)，采用了標準化的信息結構，即同步轉移模式(STM—N，N=1，4，16，25……)。

　　STM—N應用的是塊狀幀結構，網絡管理中的任一節點都應用了標準光接口，完成了各類廠家光路通信上的互聯。

　　在STM—N結構中每一基本網元都應用了終端復用器實現低速率碼流的復接/分接變換成高速率的碼流，其中ADM(分插復用器)則實現高速碼流中分出/插入低速率碼流，DXC(數字交叉連接設備)則實現同等速率碼流之間的交換。

　　光纖環網能實現如ATM、IP等多種速率的業務，應用網管軟件實現通信網絡的控制與配置，光纖環網不僅在電力系統應用優勢明顯，且對于未來智能電網更多技術推廣具有一定的技術支持。

　　3、配網自動化系統架構

　　當前應用光纖以太網通信的配電自動化系統下面對相關結構進行簡要分析。

　　3.1 配網自動化基本配置

　　基于國內配網自動化技術的發展，實際應用規劃主站的基本配置如下：數據庫服務器——當前應用的有ORACLE9i或SQLSERVER 2000商用以及實時數據庫系統實現數據存儲、處理和對各工作站轉發處理過的信息;前置機(數據采集工作站)——完成配電終端、配調子站和采集終端的數據采集與預處理，同時對應用服務器傳送處理的信息;SCADA(配網工作站)——為配網與調度人員應用人機界面，包括曲線、餅圖、棒圖、接線圖等實現多窗口、漫游等形式監視數據與控制;饋線自動化工作站——為配網調度人員提供自動故障定位、故障隔離和恢復用電的應用;WEB服務器——為運行人員提供終端配網狀態、報表等瀏覽;GIS工作站——為調度相關管理人員提供地理信息系統。

　　3.2 數據采集與監控系統

　　數據采集與監控系統(Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA)是配電自動化的核心，其實現了電網各站的數據顯現到監控屏上，能讓調度員清晰的實現調度與感知能力。

　　SCADA中特點有：應用的FTU智能化算法，改進了配網系統的穩定性、抗干擾能力，提高了精度;開發了小電流接地智能架構，解決了小電流接地的技術問題;實現了智能開關技術，應用了標準的主站支持系統。

　　4、結語

　　本文基于光纖通信技術分析光纖中自承式光纜、光纖環網，配網自動化系統架構中探討了配網自動化基本配置和數據采集與監控系統，分析可知光纖環網具有能實現ATM、IP等多種速率的業務，應用網管軟件完成通信網絡的控制與配置，最后敘述了有一定推廣意義的SCADA系統結構。

　　在實際配網自動化改造與應用中，還應進行相關FTU相關的應用與設計。

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